1、引言

　　可編程控制器由于抗干擾能力強(qiáng)待插，可靠性高怖冷，編程簡(jiǎn)單，性能價(jià)格比高芹菱，在工業(yè)控制領(lǐng)域得到越來越廣泛應(yīng)用冗呀。

　　工業(yè)年月機(jī)作為中央控制單元，配有組態(tài)軟件桩垫，選用大屏幕實(shí)時(shí)監(jiān)視界面钠锉，實(shí)現(xiàn)各控制點(diǎn)的動(dòng)態(tài)顯示、數(shù)據(jù)修改西轩、故障診斷员舵、自動(dòng)報(bào)警，還可顯示查詢歷史事件記錄，系統(tǒng)各主要部件累計(jì)運(yùn)行時(shí)間马僻，各裝置工藝流程圖庄拇，各裝置結(jié)構(gòu)圖等。中央控制單元和下位機(jī)PLC之間采用串行通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換韭邓，通常距離在1000m以內(nèi)選用485雙絞線通訊方式措近，較常距離可選用光纖通訊，更長(zhǎng)距離也可選用無線通訊方式仍秤。下位機(jī)選用PLC控制熄诡，根據(jù)控制對(duì)象的多少，控制對(duì)象的范圍诗力，可選用一臺(tái)或多臺(tái)PLC進(jìn)行控制凰浮，PLC之間數(shù)據(jù)交換是利用內(nèi)部鏈接寄存器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和共享苇本。由于PLC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)實(shí)時(shí)監(jiān)控具有很高的可靠性渡铲，且編程簡(jiǎn)單、靈活号嵌，因此越來越受到人們重視楞澳。

　　2、控制系統(tǒng)可靠性降低的主要原因

　　雖然工業(yè)控制機(jī)和可編程控制器本身都具有很高的可靠性捣雪，但如果輸入給PLC的開關(guān)量信號(hào)出現(xiàn)錯(cuò)誤堡扳，模擬量信號(hào)出現(xiàn)較大偏差，PLC輸出口控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒有按要求動(dòng)作延懂，這些都可能使控制過程出錯(cuò)侄脂，造成無法挽回的經(jīng)濟(jì)損失。

　　
影響現(xiàn)場(chǎng)輸入給PLC信號(hào)出錯(cuò)的主要原因有：

　　1)造成傳輸信號(hào)線短路或斷路（由于機(jī)械拉扯昵壁，線路自身老化烫毡，特別是鼠害），當(dāng)傳輸信號(hào)線出故障時(shí)坠地，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)無法傳送給PLC弄萨，造成控制出錯(cuò)；

　　2)機(jī)械觸點(diǎn)抖動(dòng)圾纤，現(xiàn)場(chǎng)觸點(diǎn)雖然只閉合一次瓣颅，PLC卻認(rèn)為閉合了多次，雖然硬件加了濾波電路譬正，軟件增加微分指令弄捕，但由于PLC掃描周期太短，仍可能在計(jì)數(shù)导帝、累加、移位等指令中出錯(cuò)，出現(xiàn)錯(cuò)誤控制結(jié)果您单；

　　3)現(xiàn)場(chǎng)變送器斋荞，機(jī)械開關(guān)自身出故障，如觸點(diǎn)接觸不良虐秦，變送器反映現(xiàn)場(chǎng)非電量偏差較大或不能正常工作等平酿，這些故障同樣會(huì)使控制系統(tǒng)不能正常工作。

　　影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)出錯(cuò)的主要原因有：

　　1)控制負(fù)載的接觸不能可靠動(dòng)作悦陋，雖然PLC發(fā)出了動(dòng)作指令蜈彼，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)并沒按要求動(dòng)作；

　　2)控制變頻器起動(dòng)俺驶，由于變頻器自身故障究油，變頻器所帶電機(jī)并沒按要求工作；

　　3)各種電動(dòng)閥协黑、電磁閥該開的沒能打開迹匈，該關(guān)的沒能關(guān)到位，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒能按PLC的控制要求動(dòng)作脏拦，使系統(tǒng)無法正常工作帚孔，降低了系統(tǒng)可靠性。要提高整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性摇昌，必須提高輸入信號(hào)的可靠性和執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的準(zhǔn)確性泉档，否則PLC應(yīng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，用聲光等報(bào)警辦法提示給操作人員净耍，盡快排除故障健需，讓系統(tǒng)安全、可靠把赢、正確地工作勤适。

　　3、設(shè)計(jì)完善的故障報(bào)警系統(tǒng)

　　在自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中我們?cè)O(shè)計(jì)了3級(jí)故障顯示報(bào)警系統(tǒng)钝尸，1級(jí)設(shè)置在控制現(xiàn)場(chǎng)各控制柜面板括享，用指示燈指示設(shè)備正常運(yùn)行和故障情況，當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)對(duì)應(yīng)指示燈亮珍促，當(dāng)該設(shè)備運(yùn)行有故障時(shí)指示燈以1Hz的頻率閃爍铃辖。為防止指示燈燈泡損壞不能正確反映設(shè)備工作情況，專門設(shè)置了故障復(fù)位/燈測(cè)試按鈕猪叙，系統(tǒng)運(yùn)行任何時(shí)間持續(xù)按該按鈕3s娇斩，所有指示燈應(yīng)全部點(diǎn)亮，如果這時(shí)有指示等不亮說明該指示燈已壞穴翩，應(yīng)立即更換犬第，改按鈕復(fù)位后指示燈仍按原工作狀態(tài)顯示設(shè)備工作狀態(tài)。2級(jí)故障顯示設(shè)置在中心控制室大屏幕監(jiān)視器上，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)歉嗓，有文字顯示故障類型丰介，工藝流程圖上對(duì)應(yīng)的設(shè)備閃爍，歷史事件表中將記錄該故障鉴分。3級(jí)故障顯示設(shè)置在中心控制室信號(hào)箱內(nèi)哮幢，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，信號(hào)箱將用聲欣慰、光報(bào)警方式提示工作人員市黔，及時(shí)處理故障。在處理故障時(shí)氮栏，又將故障進(jìn)行分類插棱，有些故障是要求系統(tǒng)停止運(yùn)行的，但有些故障對(duì)系統(tǒng)工作影響不大济季，系統(tǒng)可帶故障運(yùn)行淌窄，故障可在運(yùn)行中排除，這樣就大大減少整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)間韭购，提高系統(tǒng)可靠性運(yùn)行水平权炫。

　　4、輸入信號(hào)可靠性研究

　　要提高現(xiàn)場(chǎng)輸入給PLC信號(hào)的可靠性膜狈，首先要選擇可靠性較高的變送器和各種開關(guān)岁且，防止各種原因引起傳送信號(hào)線短路、斷路或接觸不良缺沿。其次在程序設(shè)計(jì)時(shí)增加數(shù)字濾波程序乃楣，增加輸入信號(hào)的可信性。

　　在現(xiàn)場(chǎng)輸入觸點(diǎn)后加一定時(shí)器童叠，定時(shí)時(shí)間根據(jù)觸點(diǎn)抖動(dòng)情況和系統(tǒng)要的響應(yīng)速度確定框喳，一般在幾十ms，這樣可保證觸點(diǎn)確實(shí)穩(wěn)定閉合后厦坛，才有其它響應(yīng)五垮。模擬信號(hào)濾波可采用圖2b 程序設(shè)計(jì)方法，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)模擬信號(hào)連續(xù)采樣3次杜秸，采樣間隔由A/D轉(zhuǎn)換速度和該模擬信號(hào)變化速率決定放仗。3次采樣數(shù)據(jù)分別存放在數(shù)據(jù)寄存器DT10、DT11撬碟、DT12中诞挨，當(dāng)最后1次采樣結(jié)束后利用數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)交換指令呢蛤、數(shù)據(jù)段比較指令去掉最大和最小值惶傻，保留中間值作為本次采樣結(jié)果存放在數(shù)據(jù)寄存器DT0中棍郎。

　　提高讀入PLC現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的可靠性還可利用控制系統(tǒng)自身特點(diǎn)，利用信號(hào)之間關(guān)系來判斷信號(hào)的可信程度达罗。如進(jìn)行液位控制猛糯，由于儲(chǔ)罐的尺寸是已知的，進(jìn)液或出液的閥門開度和壓力是已知的放干，在一定時(shí)間里罐內(nèi)液體變化高度大約在什么范圍是知道的，如果這時(shí)液位計(jì)送給PLC的數(shù)據(jù)和估算液位高度相差較大岁之，判斷可能是液位計(jì)故障闹彩，通過故障報(bào)警系統(tǒng)通知操作人員檢查該液位計(jì)。又如各儲(chǔ)罐有上下液位極限保護(hù)估宏，當(dāng)開關(guān)動(dòng)作時(shí)發(fā)出信號(hào)給PLC投充，這個(gè)信號(hào)是否真實(shí)可靠，在程序設(shè)計(jì)時(shí)我們將這信號(hào)和該罐液位計(jì)信號(hào)對(duì)比芙卸，如果液位計(jì)讀數(shù)也在極限位置敷液，說明該信號(hào)是真實(shí)的；如果液位計(jì)讀數(shù)不在極限位置后摧，判斷可能是液位極限開關(guān)故障或傳送信號(hào)線路故障粱祟，同樣通過報(bào)警系統(tǒng)通知操作人員處理該故障。由于在程序設(shè)計(jì)時(shí)采用了上述方法咙驾，大大提高了輸入信號(hào)的可靠持偏。

　　5、執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性研究

　　當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)準(zhǔn)確地輸入給PLC后氨肌，PLC執(zhí)行程序鸿秆，將結(jié)果通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制怎囚。怎樣保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)按控制要求工作卿叽，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒有按要求工作，怎樣發(fā)現(xiàn)故障恳守？我們采取以下措施：當(dāng)負(fù)載由接觸器控制時(shí)考婴，啟動(dòng)或停止這類負(fù)載轉(zhuǎn)為對(duì)接觸器線圈控制，啟動(dòng)時(shí)接觸器是否可靠吸合井誉，停止時(shí)接觸器是否可靠釋放蕉扮，這是我們關(guān)心的。

　　X0為接觸器動(dòng)作條件颗圣，Y0為控制線圈輸出喳钟，X1為引回到PLC輸入端的接觸器輔助常開觸點(diǎn)，定時(shí)器定時(shí)時(shí)間大于接觸器動(dòng)作時(shí)間在岂。R0為設(shè)定的故障位奔则，R0為ON表示有故障阵膛，做報(bào)警處理；R0為OFF表示無故障汹囱。故障具有記憶功能哩晕，由故障復(fù)位按鈕清除。

　　當(dāng)開啟或關(guān)閉電動(dòng)閥門時(shí)陡料，根據(jù)閥門開啟冯爷、關(guān)閉時(shí)間不同，設(shè)置延時(shí)
時(shí)間陪罕，經(jīng)過延時(shí)檢測(cè)開到位或關(guān)到位信號(hào)昆畜，如果這些信號(hào)不能按時(shí)準(zhǔn)確返回給PLC，說明閥可能有故障将借，做閥故障報(bào)警處理向瓶。程序設(shè)計(jì)如圖3b 所示。X2為閥門開啟條件讽椿，Y1為控制閥動(dòng)作輸出脱每，定時(shí)器定時(shí)時(shí)間大于閥開啟到位時(shí)間，X3為閥到位返回信號(hào)朗涩，R1為閥故障位忽孽。

　　6、結(jié)論

　　我們?cè)趧倮吞飫倮捎蛷S勝砣注聚站自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了以上方法馋缅，經(jīng)過近2年的運(yùn)行證明這些方法的采用對(duì)提高系統(tǒng)可靠性運(yùn)行是行之有效的扒腕。

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